[화학실험] 기체 분자량 측정(아이소프로판올) (1)

1. 기체 분자 운동론
•기체 상태 분자들의 운동과 이 운동으로 인한 여러 물리적인 효과들을 다루는 학문이다.
•기체의 성질은 개별 기체 분자가 아닌 평균값을 통해 표현된다.
•기체 분자 운동론을 전개하기 위해서 다음과 같은 가정이 필요하며, 아래 조건을 모두 만족하는 기체를 이상기체라 한다.
모든 기체는 종류에 상관 없이

1. 끊임없이 직선운동을 한다. → 완전탄성충돌, 에너지 손실이 없다.
2. 자기 자신의 크기를 무시할 수 있다. → 모든 분자의 크기를 동일시하며, 각 분자의 질량은 존재하지만 크기는 0이라 가정
3. 인력과 반발력을 무시할 수 있다. → 상태변화를 하지 않는다.
4. 평균운동에너지=3/2kT → 온도가 같으면 평균운동에너지가 같다. E ∝T

•미시적인 각 입자의 운동이 아닌 기체의 거시적인 성질에 관한 법칙을 위한다
•각 입자의 운동을 계산한 후 입자의 개수를 확장시켜 계산함으로써 법칙이 유도되었다
•기체의 열적 성질이나 점성, 확산 등의 거시적 성질을 설명하는 학문이다

2. 이상기체
기체 입자의 부피가 0이고 상호작용이 없어 분자 간 위치에너지를 무시할 수 있는 가상의 기체를 의미한다. 실제기체에서 압력이 낮을수록, 온도가 높을수록, 분자량이 작을수록 이상기체에 근접해진다. 실험을 통한 관찰 결과에서의 규칙성으로 만들어진다.

3. 이상기체 방정식

• 보일의 법칙 V ∝ 1/P
• 샤를의 법칙 V ∝ T
• 아보가드로 법칙 V ∝ n

→ V ∝ Tn/P → PV=nRT (P:압력 V:부피 n:몰 수 R:기체상수 T:절대온도)

R: 기체상수. 항상 일정한 값을 가지며 중요하게 많이 쓰이기 때문에 따로 상수를 설정함
[1atm × 22.4L / 1mol × 273K = 0.082 atm•L/mol•K]
단위에 주의한다. 계산 시 동일한 단위로 설정해야 한다.